نظرية M
نظرية - إم
واحدة من الحلول المقترحة لنظرية كل شيء التي يفترض بها أن تدمج نظريات الأوتار الفائقة Superstrings الخمس مع الأبعاد الأحد عشر للثقالة الفائقة Supergravity. قدمت النظرية من قبل الأستاذ إدوارد ويتن الذي يصرح شخصيا بأن هذه النظرية ما تزال تحتاج للكثير من العمل الرياضي وإيجاد أدوات رياضية جديدة لتطوير وإدراك مضامين هذه النظرية.معروف ان نظرية الأوتار جاءت كمحاوله ناجحة جدا لتوحيد القوى الأساسية الأربع (الكهرومغناطيسية-النووية القويه -النووية الضعيفة- الجاذبية) في عشره ابعاد وتظل هي الامل الوحيد في توحيدها والدمج ما بين ميكانيكا الكم التي تصف القوى الثلاث والنسبيه العامة التي تصف الجاذبيه، ولكن لماذا ظهرت نظرية ام؟ ظهرت نظرية ام بعد أن ظهرت خمس معادلات في نظرية الأوتار بالتالي خمس نظريات اوتار سميت نظرية الأوتار الفائقة لكل واحده منها تصف شيء محدد فكانت تلك مشكله ويجب أن تتوحد هذه النظريات في نظرية واحده. نظرية الوتار النموذج الأول، نظرية الأوتار النموذج الثاني A، نظرية الأوتار النموذج الثاني B، نظرية الأوتار HE, نظرية الأوتار HO. في البدايه ظن ان كل معادله هي كون مستقل كل واحد له نظامه الخاص. والسؤال الآخر المحير لماذا قوه الجاذبية ضعيفه جدا، كيف يستطيع مغناطيس صغير رفع مسمار من الأرض رغم صغر حجمه بالمقارنة مع الأرض؟ تبين لاحقاً ان المعادلات الخمس متكافئه وعند حلول عام 1995 طرح إدوارد ويتين نظرية ام, بعد أن لخص العلاقات ما بين النظريات الخمس فيما يعرف بالازدواجيات أو الثنائيات التي تزيل الفروق مثل : ثنائية T تزيل الفرق بين المسافات الصغيرة والكبيرة وثنائية S تزيل الفرق بين التفاعلات القوية والضعيفة حتى ظهرت نظرية الجاذبيه الفائقة ومن ثم ولدت نظرية ام التي توحد الأنواع الخمس من نظرية الأوتار الفائقة. عدد الابعاد فيها توجب أن يكون 11 بعد إضافة بعد آخر. كن كان هنالك نتيجه غريبه لهذا البعد الاضافي، فهو يسمح للوتر ان يهتز ويتمدد ليكون غشاء
أصل الحرف إم
لايوجد معنى حقيقي لحرف ام، حتى إدوارد ويتن لم يعلم تماما ما هو حرف ام في اقتراحه الاسم M-theory، (مع أنه صرح في أحد المرات مازحا ان حرف إم يدل على الغموض والسحر والتشويق mystery).
يعتقد أيضا أن حرف ام يعني الغشاءMEMBRANE سميت نظرية الغشاء فبحسب النظرية نحن نعيش بعالم داخل غشاء من 11 بعد في كون مؤلف من عده اغشيه في ابعاد أكبر، وهذه الاغشيه تتحرك حركه معقده جدا، لانستطيع أن نشعر بها. في الحقيقة الجسيمات التي نتكون منها لا تستطيع الانتقال والدخول إلى عده اغشيه أخرى لان تكوين جسيماتنا عباره عن اوتار مفتوحة. غير قادره على الانتقال، رغم أن الاغشيه (كما يعتقد) متصله ببعضها البعض ومتداخله.
نتائج النظرية
إذا كان الكون عباره عن غشاء فلماذا نرى الأشياء منفصله؟ تفسر النظرية هذا بأن جسيماتنا تستقبل ترددات الجسيمات التي لها نفس التردد ولا تستقبل الترددات الأخرى. هذه الأوتار لاتستطيع الانتقال بعكس الأوتار المغلقة ,من امثله الأوتار المغلقة جسيم الجرافيتون الحامل للجاذبيه. إذا قد حل لغز ضعف الجاذبيه فالجرافيتون هو وتر مغلق ينتقل عبر الاغشيه إلى أكوان أخرى موازية.أي أن ضعف الجاذبية سببه تأثير جرافيتونات الغشاء الآخر.
كيف تستطيع النظرية استيعاب الانفجار العظيم؟ ببساطه كان هنالك غشاء مماثل لغشائنا حجما فحدث اصطدام مهول بينهما أدى إلى انفجار عظيم في غشائنا في هذه الحالة نستنتج وجود عدد هائل من ولادة أكوان.
رغم هذه النتائج ومع أن نظرية ام وحدت النظريات الخمس إلا أنها تصف الأوتار ذات الطاقات المنخفظة وتفشل في وصف الأوتار ذات الطاقات العاليه لهذا يجب أن تتطور هذه النظرية لتصبح مكتمله، باستخدام صيغ رياضياتية جديده.
شرح النظريات الخمس وكيفيه اتصالها مع بعضها البعض
نظريه الأوتار البوزونيه
بداية نظرية الأوتار البوزونيه التي تصف البوزونات ولا تستوعب الفرميونات أبعادها 26 بعد إذا ليس هنالك تماثل فائق، والتماثل الفائق يعني ان لكل بوزون موجب لهو نظير سالب فرميوني والذي هو غير موجود في الأوتار البوزونيه وعند ادخال التماثل الفاثق تظهر نظرية جديده تسمى الأوتار الفائقة من 10 ابعاد كانت هذه بدايه الفكرة, ان نظرية الأوتار البوزونيه تعتبر الوتر جسيم اسمه تاكيوني وهذا الجسيم النظري يسير باضعاف سرعه الضوء وكما هو معروف هو اسير الرياضيات ولم يرى ولم يرصد إطلاقا, وأيضا الأوتار البوزونيه تصف الأوتار المفتوحة والمغلقة وعند إدخال التماثل الفائق تنتهي النظرية وتظهر نظرية الأوتار الفاثقة في خمس نظريات.نظريه الأوتار النموذج الأول
النموذج الأول من عشره ابعاد تصف الأوتار المفتوحة ذات النهايتين والأوتار المغلقة التي ليس لها نهايه هذا ما يجعلها مميز ومختلف عن بقيه الظريات الأخرى كا(نظرية الأوتار النموذج الثاني A والنموذج الثاني B والبقيه) لايوجد جسيم تاكيونينظريه الأوتار النموذج الثاني A و B
في البدايه كل منهما يصف الأوتار المفتوحة في عشره ابعاد ,الفرميونات العديمة الكتلة مع وجود اختلاف صغير في المعادلات يتصل النموذجان الثاني أي والثاني بي عن طريق ثنائية T. فاذا كانت نظرية الأوتار الثانية A نصف نصف قطر دائره R فانه يخرج بنفس النتيجة في نظرية الوتار الثانية B عندما تصف نصف قطر دائره 1\R (حسب الثنائية) إذا وصفنا فضاء بنظرية الأوتار الثانية A فانه يوصف بشكل آخر بنظرية الأوتار الثانية B إذا النظرية الأوتار ثانية A تشعر بنفس شعور نظرية الأوتار الثانية B إذا الجسم الذي يوصف بنظرية الثانية أي لهو مكافؤ بالرغم من اختلافه في نظرية الثانية بي إذا هما تعطيان نفس سمات النظرية التحتيه. هذا بسبب النتئج التاليه : 1- ان النتائج الموجودة هي نفسها في مكانيكا الكم والتي هي بعيده عن الفزياء الكلاسيكيه. 2- يمكن أن يبنى فضاء بلصق حلقات مرئية يبعضها البعض.الوصول إلى نظريتين اوتار
نظرية الأوتار HO ونظرية الأوتار HE يمكن أن تتصلان مع بعضهما البعض أيضا عن طريق ثنائية T فلو كانت نظرية HO تصف نصف قطر دائره R فانه تماما نفس النتيجة عندما تصف نصف قطر دائره 1\R إذا نظرية واحده فتبقى لدينا الآن ثلاث نظريات فقط : نظرية الأوتار الأولى والأوتار الثانية والأوتار HO مره أخرى نستطيع استخدام الثنائية ولأكن ثنائية اس : نظرية الأوتار الأولى تصف التفاعلات القويه بين الجسيمات يمكن أن يرى بنظرية الأوتار HO التي تصف التفاعلات الشديدة القوه بين الجسيمات باستخدام ثنائية S إذا نظرية اوتار HO تتضمن نظرية الأوتار الأولىنظريتين فقط
يتبقى بعد هذا العمل بين النظريات الخمس نظريتين فقط نظرية الأوتار الثانية والأوتار HO والمذهل أيضا انه يمكن توحيدهما فتقريبا هما أيضا بالاستطاعة توحيدهما بخطوه أخيرة ومهمه للوصول للنظرية التحتيه التي تجمع كل النظريات الخمس.الخطوة أخيره
أهم خطوه للوصول لنظرية واحده تصف كل ما يجري في الكون، الأوتار فائقه الصغر بشكل لايصدق إذا احدا أراد أن يدرس الأوتار ولاكن داخل طاقات منخفظه إذا من الصعب الشعور بها, تلك الخيوط اجسام ممتدة لذلك ستصبح عمليا ذات 0-إبعاد مثل نقطه لذلك ميكانيكا الكم تصف حد الطاقة المنخفضة إذا هي النظرية التي تصف ميكانيكيه هذه النقاط أو الأوتار مثل هذه النظريات تسمى نظرية المجال الكمومي ونظرية الأوتار تصف وتفاعلات الجاذبيه لهذا إذا : أولا: يتوقع الحصول على نظرية الطاقة المنخفظة لتصف تفاعلات الجسيمات ذات الخلفيات الجاذبيه ثانيا : نظرية الأوتار الفائقة فيها التماثل الفائق لذا يتوقع ظهور التماثل الفائق في الطاقات الضعيفة هذا يعطي نتيجه ان تقريب الطاقات المنخفظة في نظرية الأوتار الفائقة يعطينا نظرية الجاذبيه الفائقة.نظريه الجاذبيه الفائقه
وصفت من قبل وارنر نام 1970 مثلا : نظرية الأوتار الثانية A لها مكافئ طاقه منخفظه في نظرية الجاذبيه الفائقة وكذالك نظرية الأوتار الثانية B لها مكافئ طاقه منخفظه من 11 بعد ونظرية الأوتار HE HO تعطيان نظرية الأوتار الثانية A والثانية Bمما يجعلهما متصلتان. يعني إذا أراد احدا دراسة زمكان من 11 بعد بالطاقة المنخفظة فانه من 10 ابعاد بالتقريب البعدي لخص إدوارد ويتين العلاقة كالتالي: نظرية الأوتار الثانية A تعطينا مكافئ في طاقه منخفظه (نظرية الأوتار الثانية A في الجاذبيه الفائقة ونظرية HO) إذا باسخدام ثنائية T لدمج نظريتين الأوتار الثانية Bو A في الطاقة المنخفظة نحصل على نظرية واحده بعد الوصول إلى نظرية واحده من 11 بعد ذات طاقه منخفظه تجمع كل النظريات إلا أنها لا زالت تفتقر للوصف في الطاقات العاليه.
